JP2006065584A - Abnormality detection apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an abnormality detection apparatus capable of accurately detecting the existence of abnormality in a caution area. <P>SOLUTION: The abnormality detection apparatus 1 is provided with a distance image sensor part 2 for photographing a target space Y and generating a distance image in which a distance value is set as a pixel value and a signal processing part 10 as main constitution. The signal processing part 10 is constituted of an image input means 11 for inputting the image data of the distance image from the distance image sensor part 2, a caution area setting means 12 for setting an area including at least a caution target X as a caution area in the distance image, an abnormality judging means 13 for judging the occurrence of abnormality in the caution target X when a change is generated in the image of the caution area in the distance image inputted to the image input means 11 and then outputting an audible signal, and an alarm means 14 for generating an alarm when the audible signal is inputted from the abnormality judging means 13. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、警戒エリア内での異常の無を検知する異常検知装置に関するものである。   The present invention relates to an abnormality detection device that detects the absence of an abnormality in a warning area.

従来より、監視領域の濃淡画像を撮像して、テンプレート画像とのパターンマッチングを行うことにより、監視領域の内部における車両の移動を検出する検知装置が提供されている(例えば特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided a detection device that detects movement of a vehicle within a monitoring area by capturing a grayscale image of the monitoring area and performing pattern matching with a template image (see, for example, Patent Document 1).

このようなパターンマッチングの技術を利用して警戒対象領域における異常を検出する異常検知装置も従来より提案されており、例えば警戒対象の建物内部をTVカメラで撮像し、TVカメラで撮像された濃淡画像を画像処理して、建物内部での異常を検出していた。
特開平11−284997号公報
An anomaly detection device that detects an anomaly in the area to be alerted using such pattern matching technology has also been proposed in the past. For example, the inside of a building to be alerted is imaged with a TV camera, and the shading imaged with the TV camera is captured. An image was image processed to detect abnormalities inside the building.
JP-A-11-284997

上述の異常検知装置では、TVカメラで撮像された警戒対象の空間(建物の内部)の濃淡画像と、正常時に撮像された警戒領域の画像(テンプレート画像)との変化分を検出することで、異常状態の有無を判断しているのであるが、警戒対象の空間の濃淡画像は照明条件によって変化するため、照明条件の変化を異常状態の発生と誤検出する虞があった。   In the above-described abnormality detection device, by detecting a change between a grayscale image of the space to be alerted (inside the building) captured by the TV camera and an image of the alert area (template image) captured at normal time, Although the presence / absence of an abnormal state is determined, since the gray image in the space to be alerted changes depending on the illumination condition, there is a possibility that a change in the illumination condition is erroneously detected as the occurrence of the abnormal state.

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、警戒領域における異常の有無を正確に検知できる異常検知装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an abnormality detection device that can accurately detect the presence or absence of an abnormality in a warning area.

上記目的を達成するために、請求項1の発明は、対象空間を撮像して距離値を画素値とする距離画像を生成する距離画像センサ部と、距離画像センサ部から入力される距離画像内で警戒対象物を少なくとも含む領域を警戒領域として設定する警戒領域設定部と、距離画像センサ部から入力される距離画像内の警戒領域における画像に変化があれば発報信号を出力する異常判定部と、発報信号が入力されると警報を出力する警報出力部とを備えて成ることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention according to claim 1, a distance image sensor unit that captures an image of a target space and generates a distance image having a distance value as a pixel value, and a distance image input from the distance image sensor unit. A warning area setting unit that sets an area including at least a warning object as a warning area, and an abnormality determination unit that outputs a notification signal if there is a change in the image in the warning area in the distance image input from the distance image sensor unit And an alarm output unit that outputs an alarm when a notification signal is input.

請求項2の発明は、請求項1の発明において、警戒領域設定部は、距離画像内で載置面となる平面を検出する手段を有し、検出された平面に載置されている物体を警戒対象物と判断し、警戒対象物に対応する領域を警戒領域として設定することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the warning area setting unit has means for detecting a plane that is a placement surface in the distance image, and an object placed on the detected plane is detected. It is determined that the object is a warning object, and an area corresponding to the warning object is set as a warning area.

請求項3の発明は、請求項1の発明において、警戒領域設定部は、距離画像内で警戒対象物に対応する画素を指定する手段を有し、指定された画素を中心として画素値が略連続している領域を警戒領域として設定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the alert area setting unit has means for designating a pixel corresponding to the alert object in the distance image, and the pixel value is approximately the center of the designated pixel. A continuous area is set as a warning area.

請求項4の発明は、請求項1〜3の何れかの発明において、異常判定部は、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、変化があった時点から所定時間が経過するまでの間に警戒領域の画像が変化前の画像に戻れば発報信号の出力を停止し、変化前の画像に戻らなければ発報信号を出力することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the abnormality determination unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the warning area, but when there is a change. The output of the warning signal is stopped if the image of the warning area returns to the image before the change until a predetermined time elapses from the first time, and the warning signal is output if the image does not return to the image before the change. .

請求項5の発明は、請求項1〜4の何れかの発明において、異常判定部は、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒対象物の形状が変化していない部分の割合が一定割合以上であれば発報信号の出力を停止し、割合が一定割合未満であれば発報信号を出力することを特徴とする。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein the abnormality determination unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the warning area, and the shape of the warning object. If the ratio of the portion where the change is not more than a certain ratio, the output of the reporting signal is stopped, and if the ratio is less than the certain ratio, the reporting signal is output.

請求項6の発明は、請求項1〜5の何れかの発明において、異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段を備え、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒領域の画像に対しテンプレート画像の位置を相対的にずらしてパターンマッチングを行い、相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、上記の判定条件が成立しなければ発報信号を出力することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the abnormality determination unit includes a means for storing a distance image of a warning object imaged in a normal state as a template image. The position when the correlation value is equal to or higher than the predetermined reference value by performing pattern matching by shifting the position of the template image relative to the image of the warning area without immediately outputting the alarm signal when there is a change When the determination condition that the deviation is smaller than a predetermined threshold is satisfied, the output of the notification signal is stopped, and when the determination condition is not satisfied, the notification signal is output.

請求項7の発明は、請求項1〜5の何れかの発明において、異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段と、テンプレート画像からエッジ画素を抽出する手段と、エッジ画素を一定以上含む1乃至複数のブロックを特徴ブロックとして抽出する手段とを備え、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒領域の画像に対して特徴ブロックの位置を相対的にずらしてブロックマッチングを行い、各特徴ブロック毎に相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、上記の判定条件が成立しなければ発報信号を出力することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, the abnormality determining unit stores a distance image of a warning object captured during normal operation as a template image, and an edge pixel from the template image. Means for extracting, and means for extracting one or a plurality of blocks including a certain number of edge pixels as feature blocks, and the warning area is not output immediately when there is a change in the image of the warning area. Block matching is performed by relatively shifting the position of the feature block with respect to the image of the image, and the positional deviation when the correlation value exceeds a predetermined reference value for each feature block is smaller than a predetermined threshold value. If the determination condition is satisfied, the output of the alarm signal is stopped, and if the above determination condition is not satisfied, the alarm signal is output.

請求項8の発明は、請求項1〜7の何れかの発明において、警戒領域設定部は、警戒対象物から一定距離の範囲を警戒領域として設定することを特徴とする。   The invention of claim 8 is characterized in that, in the invention of any one of claims 1 to 7, the alert area setting unit sets a range of a certain distance from the alert object as the alert area.

請求項1の発明によれば、異常判定部は、距離画像内の警戒領域における画像に変化があれば、警戒対象物に何らかの異常が発生したと判断して発報信号を出力し、この発報信号に応じて警報出力部が警報を出力しており、距離画像センサ部から入力される距離画像は濃淡画像のように照明変動によって画素値が変化しないから、照明条件の変化を異常の発生と誤検出するのを防止できるという効果がある。   According to the first aspect of the present invention, if there is a change in the image in the alert area in the distance image, the abnormality determining unit determines that some abnormality has occurred in the alert object and outputs a notification signal. The alarm output unit outputs an alarm according to the report signal, and the distance image input from the distance image sensor unit does not change the pixel value due to illumination fluctuation like the grayscale image, so the change of the illumination condition is abnormal It is possible to prevent erroneous detection.

請求項2の発明によれば、警戒領域設定部が、距離画像内で載置面となる平面を検出し、この平面に載置されている物体を警戒対象物と判断して、この警戒対象物に対応する領域を警戒領域に設定しているので、ユーザが警戒領域を設定する作業を軽減することができる。   According to the invention of claim 2, the warning area setting unit detects a plane that is a placement surface in the distance image, determines that the object placed on the plane is a warning object, and Since the area corresponding to the object is set as the warning area, the work for the user to set the warning area can be reduced.

請求項3の発明によれば、警戒領域設定部は、距離画像内で警戒対象物に対応する画素が指定されると、指定された画素を中心として画素値が略連続している領域を警戒領域として設定しており、警戒対象物に対応する画素は隣接する画素間で画素値が略連続していると想定されるので、警戒対象物に対応する画素を1箇所指定すれば、警戒対象物の全体を警戒領域として設定することができ、ユーザが警戒領域を設定する作業を軽減することができる。   According to the invention of claim 3, when the pixel corresponding to the alert target is designated in the distance image, the alert area setting unit alerts the area where the pixel values are substantially continuous around the designated pixel. It is assumed that the pixel corresponding to the alert object is set as an area, and the pixel values of the pixels corresponding to the alert object are assumed to be substantially continuous between adjacent pixels. The entire object can be set as a warning area, and the work for the user to set the warning area can be reduced.

ところで、警戒対象物の手前側を他の物体が移動すると、警戒対象物が他の物体の陰に隠れて、警戒領域の画像に変化が生じるが、請求項4の発明によれば、異常判定部は、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、変化があった時点から所定時間が経過するまでの間に警戒領域における画像が変化前の画像に戻れば発報信号の出力を停止し、変化前の画像に戻らなければ発報信号を出力しているので、手前側を移動する他の物体によって警戒対象物が一時的に隠された状態を異常状態の発生と誤検出するのを防止できる。   By the way, when another object moves in front of the alert object, the alert object is hidden behind the other object, and a change occurs in the image of the alert area. The unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the alert area, and the image in the alert area can return to the image before the change from when the change occurred until a predetermined time elapses. If it does not return to the pre-change image, it will output a warning signal, so it is abnormal if the warning object is temporarily hidden by another object moving on the near side. It is possible to prevent erroneous detection of occurrence of a state.

また、警戒対象物の手前側に現れた別の物体によって警戒対象物の一部が隠されると、警戒対象物の画像が部分的に変化してしまうが、請求項5の発明によれば、異常判定部は、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒対象物の形状が変化していない部分の割合が一定割合以上であれば発報信号の出力を停止し、割合が一定割合未満であれば発報信号を出力しているので、警戒対象物の形状が一定割合以上変化していなければ、警戒対象物が別の物体の陰に隠されているだけと判断して、異常状態と誤検出するのを防止することができる。   Further, when a part of the alert object is hidden by another object that appears on the near side of the alert object, the image of the alert object is partially changed. The abnormality determination unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the warning area, and if the ratio of the part where the shape of the warning object has not changed is greater than a certain percentage, Since the output is stopped and the alarm signal is output if the ratio is less than a certain ratio, the alert object is hidden behind another object if the shape of the alert object does not change more than a certain ratio. Therefore, it is possible to prevent erroneous detection as an abnormal state.

さらに、警戒対象物の位置が僅かにずれると、警戒領域の画像に変化が生じるが、請求項6の発明によれば、異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段を備え、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒領域の画像に対しテンプレート画像の位置を相対的にずらしてパターンマッチングを行い、相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、この判定条件が成立しなければ発報信号を出力しているので、警戒対象物の位置が僅かにずれただけで、その形状が変化していない場合には誤発報を防止できる。   Furthermore, when the position of the warning object is slightly shifted, a change occurs in the image of the warning area. According to the invention of claim 6, the abnormality determination unit uses the distance image of the warning object captured during normal operation as a template. With a means for storing as an image, when there is a change in the image of the alert area, the warning signal is not output immediately, and the pattern image is compared with the position of the template image relative to the image of the alert area, If the determination condition that the positional deviation when the correlation value is equal to or greater than the predetermined reference value is smaller than the predetermined threshold is satisfied, the output of the alarm signal is stopped. If the determination condition is not satisfied, the alarm is output. Since the signal is output, the false alarm can be prevented when the position of the alert object is slightly shifted and the shape thereof is not changed.

また更に、警戒対象物の全体の向きが僅かにずれたり、警戒対象物が人間の場合に人間の姿勢が変わると、警戒対象物の角部、或いは、人間の頭部や腰部などエッジ画素を多く含む特徴ブロックの画像が僅かにずれると考えられるが、請求項7の発明によれば、異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段と、テンプレート画像からエッジ画素を抽出する手段と、エッジ画素を一定以上含む1乃至複数のブロックを特徴ブロックとして抽出する手段とを備え、警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒領域の画像に対して特徴ブロックの位置を相対的にずらしてブロックマッチングを行い、各特徴ブロック毎に相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、この判定条件が成立しなければ発報信号を出力しているので、特徴ブロックの位置が僅かにずれただけで、その形状が変化していない場合には誤発報を防止できる。   Furthermore, when the entire orientation of the alert object is slightly shifted, or when the posture of the person is changed when the alert object is a human, the edge pixel such as the corner of the alert object or the human head or waist is changed. According to the invention of claim 7, the abnormality determination unit includes means for storing a distance image of a warning object captured during normal operation as a template image, and a template. A means for extracting edge pixels from an image and a means for extracting one or more blocks including at least a certain number of edge pixels as feature blocks, and immediately outputting a warning signal when there is a change in the image of the alert area Without matching, block matching is performed by relatively shifting the position of the feature block with respect to the image of the warning area, and the positional deviation when the correlation value is greater than or equal to a predetermined reference value for each feature block If the condition that the threshold value is smaller than the predetermined threshold is satisfied, the output of the alarm signal is stopped, and if the determination condition is not satisfied, the alarm signal is output, so the position of the feature block is slightly shifted. If the shape does not change, false alarms can be prevented.

請求項8の発明によれば、警戒領域設定部は、警戒対象物から一定距離の範囲を警戒領域として設定しており、異常判定部は、警戒領域の画像に変化があれば発報信号を出力しているので、警戒対象物から一定距離の範囲に設定した警戒領域の内部に他の物体が進入したことを検出して、報知することができるという効果がある。   According to the invention of claim 8, the warning area setting unit sets a range of a certain distance from the warning object as the warning area, and the abnormality determination unit outputs a notification signal if there is a change in the image of the warning area. Since it is outputting, there exists an effect that it can detect and alert | report that the other object entered into the inside of the warning area set to the range of the fixed distance from the warning target object.

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は異常検知装置の一実施形態のブロック図であり、この異常検知装置1は距離画像センサ部2と、信号処理部10とを主要な構成として備える。本実施形態の異常検知装置1は、例えば部屋100の天井101に設置されて部屋100内に置かれた警戒対象物(例えば金庫)Xの安全を監視するために用いられる。   FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of an abnormality detection apparatus. The abnormality detection apparatus 1 includes a distance image sensor unit 2 and a signal processing unit 10 as main components. The abnormality detection device 1 according to the present embodiment is used for monitoring the safety of a warning object (for example, a safe) X installed on the ceiling 101 of the room 100 and placed in the room 100, for example.

先ず本実施形態で用いる距離画像センサ部2の構成を説明する。図2は距離画像センサ部2のブロック図を示しており、距離画像センサ部2は警戒対象物Xが存在する対象空間Yに光を照射する発光源5を備えるとともに、対象空間Yからの光を受光し受光光量を反映した出力値の電気出力が得られる光検出素子3を備えており、対象空間Yに存在する対象物までの距離は、発光源5から対象空間Yに光が照射されてから対象物での反射光が光検出素子3に入射するまでの時間(「飛行時間」と呼ぶ)によって求められる。ただし、飛行時間は非常に短いから、対象空間Yに照射する光の強度が一定周期で周期的に変化するように変調した強度変調光を用い、強度変調光を受光したときの位相を用いて飛行時間を求めている。   First, the configuration of the distance image sensor unit 2 used in the present embodiment will be described. FIG. 2 shows a block diagram of the distance image sensor unit 2. The distance image sensor unit 2 includes a light source 5 that irradiates light to a target space Y in which a warning object X exists, and light from the target space Y. And a light detection element 3 that can obtain an electrical output of an output value reflecting the amount of received light. The distance from the light source 5 to the target space Y is applied to the target object in the target space Y. And the time from when the reflected light from the object enters the light detection element 3 (referred to as “flight time”). However, since the flight time is very short, the intensity modulated light that is modulated so that the intensity of the light irradiating the target space Y periodically changes at a constant period is used, and the phase when the intensity modulated light is received is used. Seeking flight time.

すなわち、図10(a)に示すように、発光源5から空間に放射する光の強度が曲線イのように変化し、光検出素子3で受光した受光光量が曲線ロのように変化するとすれば、位相差ψは飛行時間に相当するから、位相差ψを求めることにより対象物までの距離を求めることができる。また、位相差ψは、曲線イの複数のタイミングで求めた曲線ロの受光光量を用いて計算することができる。たとえば、曲線イにおける位相が0度、90度、180度、270度の位相で求めた曲線ロの受光光量がそれぞれA0、A1、A2、A3であるとする。ただし、各位相における受光光量A0、A1、A2、A3は、瞬時値ではなく所定の時間Twで積算した受光光量を用いる。いま、受光光量A0、A1、A2、A3を求める間に、位相差ψが変化せず(つまり、対象物までの距離が変化せず)、かつ対象物の反射率にも変化がないものとする。また、発光源5から放射する光の強度を正弦波で変調し、時刻tにおいて光検出素子3で受光される光の強度がA・sin(ωt+δ)+Bで表されるものとする。ここに、Aは振幅、Bは外光成分、ωは角振動数、δは位相である。光検出素子3で受光する受光光量A0、A1、A2、A3を時間Twの積算値ではなく瞬時値とすれば、受光光量A0、A1、A2、A3は、次のように表すことができる。   That is, as shown in FIG. 10A, it is assumed that the intensity of light radiated from the light emitting source 5 into the space changes as shown by curve A, and the amount of received light received by the light detecting element 3 changes as shown by curve B. For example, since the phase difference ψ corresponds to the flight time, the distance to the object can be obtained by obtaining the phase difference ψ. Further, the phase difference ψ can be calculated using the received light quantity of the curve B obtained at a plurality of timings of the curve A. For example, it is assumed that the received light amounts of curve B obtained with the phases of curve A at 0 degrees, 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees are A0, A1, A2, and A3, respectively. However, the received light amount A0, A1, A2, A3 in each phase uses the received light amount integrated at a predetermined time Tw instead of the instantaneous value. Now, while obtaining the received light amounts A0, A1, A2, and A3, the phase difference ψ does not change (that is, the distance to the object does not change), and the reflectance of the object does not change. To do. Further, it is assumed that the intensity of light emitted from the light emitting source 5 is modulated with a sine wave, and the intensity of light received by the light detection element 3 at time t is represented by A · sin (ωt + δ) + B. Here, A is the amplitude, B is the external light component, ω is the angular frequency, and δ is the phase. If the received light amounts A0, A1, A2, A3 received by the light detecting element 3 are instantaneous values instead of the integrated values of the time Tw, the received light amounts A0, A1, A2, A3 can be expressed as follows.

A0=A・sin(δ)+B
A1=A・sin(π/2+δ)+B
A2=A・sin(π+δ)+B
A3=A・sin(3π/2+δ)+B
ここに、δ=−ψであるから、A0=−A・sin(ψ)+B、A1=A・cos(ψ)+B、A2=A・sin(ψ)+B、A3=−A・cos(ψ)+Bであり、結果的に、各受光光量A0、A1、A2、A3と位相差ψとの関係は、次式のようになる。
A0 = A · sin (δ) + B
A1 = A · sin (π / 2 + δ) + B
A2 = A · sin (π + δ) + B
A3 = A · sin (3π / 2 + δ) + B
Since δ = −ψ, A0 = −A · sin (ψ) + B, A1 = A · cos (ψ) + B, A2 = A · sin (ψ) + B, A3 = −A · cos (ψ ) + B, and as a result, the relationship between the received light amounts A0, A1, A2, A3 and the phase difference ψ is expressed as follows.

ψ=tan−1{(A2−A0)/(A1−A3)} …(1)
なお、上記の式(1)では受光光量A0、A1、A2、A3の瞬時値を用いているが、受光光量A0、A1、A2、A3として時間Twにおける積算値を用いても、式(1)より位相差ψを求めることができる。
ψ = tan −1 {(A2−A0) / (A1−A3)} (1)
In the above equation (1), the instantaneous values of the received light amounts A0, A1, A2, A3 are used, but even if the integrated values at the time Tw are used as the received light amounts A0, A1, A2, A3, the equation (1) ) To obtain the phase difference ψ.

ところで、対象空間Yに照射する光の強度を変調するために、発光源5としては、たとえば多数個の発光ダイオードを一平面上に配列したものや半導体レーザと発散レンズとを組み合わせたものなどを用いる。また、発光源5は、制御回路部7から出力される所定の変調周波数である変調信号によって駆動され、発光源5から放射される光は変調信号により強度が変調される。制御回路部7では、たとえば20MHzの正弦波で発光源5から放射する光の強度を変調する。なお、発光源5から放射する光の強度は正弦波で変調する以外に、三角波、鋸歯状波などで変調してもよく、要するに、一定周期で強度を変調するのであれば、どのような構成を採用してもよい。   By the way, in order to modulate the intensity of the light irradiating the target space Y, as the light emitting source 5, for example, a structure in which a large number of light emitting diodes are arranged on one plane or a combination of a semiconductor laser and a diverging lens is used. Use. The light emission source 5 is driven by a modulation signal having a predetermined modulation frequency output from the control circuit unit 7, and the intensity of the light emitted from the light emission source 5 is modulated by the modulation signal. The control circuit unit 7 modulates the intensity of light emitted from the light source 5 with, for example, a 20 MHz sine wave. The intensity of the light emitted from the light source 5 may be modulated by a triangular wave, a sawtooth wave, or the like in addition to the modulation by a sine wave. In short, any configuration is possible as long as the intensity is modulated at a constant period. May be adopted.

光検出素子3は、規則的に配列された複数個の感光部3aを備える。また、感光部3aへの光の入射経路には受光光学系4が配置される。感光部3aは光検出素子3において対象空間Yからの光が受光光学系4を通して入射する部位であって、感光部3aにおいて受光光量に応じた量の電荷を生成する。また、感光部3aは、平面格子の格子点上に配置され、たとえば垂直方向(つまり、縦方向)と水平方向(つまり、横方向)とにそれぞれ等間隔で複数個ずつ並べたマトリクス状に配列される。   The light detecting element 3 includes a plurality of photosensitive portions 3a regularly arranged. A light receiving optical system 4 is disposed in the light incident path to the photosensitive portion 3a. The photosensitive portion 3a is a portion where light from the target space Y enters through the light receiving optical system 4 in the light detecting element 3, and the photosensitive portion 3a generates an amount of electric charge corresponding to the amount of received light. Further, the photosensitive portions 3a are arranged on lattice points of a planar lattice, and are arranged in a matrix in which, for example, a plurality are arranged at equal intervals in the vertical direction (that is, the longitudinal direction) and the horizontal direction (that is, the lateral direction). Is done.

受光光学系4は、光検出素子3から対象空間Yを見るときの視線方向と各感光部3aとを対応付ける。すなわち、受光光学系4を通して各感光部3aに光が入射する範囲を、受光光学系4の中心を頂点とし各感光部3aごとに設定された頂角の小さい円錐状の視野内とみなすことができる。したがって、発光源5から放射され対象空間Yに存在する対象物で反射された反射光が感光部3aに入射すれば、反射光を受光した感光部3aの位置によって、受光光学系4の光軸を基準方向として対象物の存在する方向を知ることができる。   The light receiving optical system 4 associates the line-of-sight direction when viewing the target space Y from the light detection element 3 with each photosensitive portion 3a. That is, the range in which light is incident on each photosensitive portion 3a through the light receiving optical system 4 can be regarded as a conical field of view having a small apex angle set for each photosensitive portion 3a with the center of the light receiving optical system 4 as a vertex. it can. Therefore, if the reflected light emitted from the light source 5 and reflected by the object existing in the target space Y enters the photosensitive portion 3a, the optical axis of the light receiving optical system 4 depends on the position of the photosensitive portion 3a that has received the reflected light. It is possible to know the direction in which the object exists with reference to.

受光光学系4は一般に感光部3aを配列した平面に光軸を直交させるように配置されるから、受光光学系4の中心を原点とし、感光部3aを配列した平面の垂直方向と水平方向と受光光学系4の光軸とを3軸の方向とする直交座標系を設定すれば、対象空間Yに存在する対象物の位置を球座標で表したときの角度(いわゆる方位角と仰角)が各感光部3aに対応する。なお、受光光学系4は、感光部3aを配列した平面に対して光軸が90度以外の角度で交差するように配置することも可能である。   Since the light receiving optical system 4 is generally arranged so that the optical axis is orthogonal to the plane on which the photosensitive portion 3a is arranged, the center of the light receiving optical system 4 is set as the origin, and the vertical and horizontal directions of the plane on which the photosensitive portion 3a is arranged If an orthogonal coordinate system is set in which the optical axis of the light receiving optical system 4 is in the direction of three axes, the angle (so-called azimuth and elevation) when the position of the target existing in the target space Y is expressed in spherical coordinates. It corresponds to each photosensitive portion 3a. The light receiving optical system 4 can also be arranged so that the optical axis intersects at an angle other than 90 degrees with respect to the plane on which the photosensitive portions 3a are arranged.

本実施形態では、上述のように、対象物までの距離を求めるために、発光源5から対象空間Yに照射される光の強度変化に同期する4点のタイミングで受光光量A0、A1、A2、A3を求めている。したがって、目的の受光光量A0、A1、A2、A3を得るためのタイミングの制御が必要である。また、発光源5から対象空間Yに照射される光の強度変化の1周期において感光部3aで発生する電荷の量は少ないから、複数周期に亘って電荷を集積することが望ましい。そこで、図2に示すように各感光部3aで発生した電荷をそれぞれ集積する複数個の電荷集積部3cを設けるとともに、各感光部3aにおいて利用できる電荷を生成する領域の面積を変化させることにより各感光部3aの感度をそれぞれ調節する複数個の感度制御部3bを設けている。   In the present embodiment, as described above, in order to obtain the distance to the object, the received light amounts A0, A1, and A2 are synchronized at four timings synchronized with the intensity change of the light emitted from the light source 5 to the target space Y. , A3. Therefore, it is necessary to control the timing to obtain the desired received light amount A0, A1, A2, A3. Further, since the amount of charge generated in the photosensitive portion 3a is small in one cycle of the intensity change of light irradiated from the light source 5 to the target space Y, it is desirable to accumulate the charges over a plurality of cycles. Therefore, as shown in FIG. 2, by providing a plurality of charge accumulating portions 3c for accumulating the charges generated in each photosensitive portion 3a, and changing the area of a region for generating charges that can be used in each photosensitive portion 3a. A plurality of sensitivity control units 3b for adjusting the sensitivity of each photosensitive unit 3a are provided.

各感度制御部3bでは、感度制御部3bに対応する感光部3aの感度を上述した4点のうちのいずれかのタイミングで高め、感度が高められた感光部3aでは当該タイミングの受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を主として生成するから、当該受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を当該感光部3aに対応する電荷集積部3cに集積させることができる。   In each sensitivity control unit 3b, the sensitivity of the photosensitive unit 3a corresponding to the sensitivity control unit 3b is increased at any one of the four points described above, and in the photosensitive unit 3a with increased sensitivity, the received light amount A0, Since charges corresponding to A1, A2, and A3 are mainly generated, charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3 can be accumulated in the charge accumulating portion 3c corresponding to the photosensitive portion 3a.

ところで、感度制御部3bは感光部3aにおいて利用できる電荷を生成する領域の面積(実質的な受光面積)を変化させることにより各期間の電荷の生成量を変化させるものであるから、電荷集積部3cに集積された電荷は必ずしも受光光量A0、A1、A2、A3が得られる期間に生成された電荷だけではなく、他の期間に生成された電荷も混入することになる。いま、感度制御部3bにおいて、受光光量A0、A1、A2、A3に対応した電荷を生成する期間の感度をα、それ以外の期間の感度をβとし、感光部3aは受光光量に比例する電荷を生成するものとする。この条件では、受光光量A0に対応した電荷を集積する電荷集積部3cには、αA0+β(A1+A2+A3)+βAx(Axは受光光量A0、A1、A2、A3が得られる期間以外の受光光量)に比例する電荷が蓄積され、受光光量A2に対応した電荷を集積する電荷集積部3cには、αA2+β(A0+A1+A3)+βAxに比例する電荷が蓄積される。上述したように、位相差ψを求める際には(A2−A0)を求めており、A2−A0=(α−β)(A2−A0)になり、同様にしてA1−A3=(α−β)(A1−A3)になるから、(A2−A0)/(A1−A3)は電荷の混入の有無によらず理論上は同じ値になるのであって、電荷が混入しても求める位相差ψは同じ値になる。   By the way, the sensitivity control unit 3b changes the amount of charge generated in each period by changing the area (substantial light receiving area) of the region that generates charge that can be used in the photosensitive unit 3a. The charges accumulated in 3c are not necessarily mixed with the charges generated in the period in which the received light amounts A0, A1, A2, A3 are obtained, but also the charges generated in other periods. Now, in the sensitivity control unit 3b, the sensitivity in the period for generating the charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, A3 is α, the sensitivity in the other periods is β, and the photosensitive unit 3a is a charge proportional to the received light amount. Is generated. Under this condition, the charge accumulating unit 3c that accumulates charges corresponding to the received light amount A0 is proportional to αA0 + β (A1 + A2 + A3) + βAx (Ax is the received light amount other than the period during which the received light amounts A0, A1, A2, and A3 are obtained). Charges proportional to αA2 + β (A0 + A1 + A3) + βAx are accumulated in the charge accumulating unit 3c that accumulates charges and accumulates charges corresponding to the received light quantity A2. As described above, when obtaining the phase difference ψ, (A2−A0) is obtained, and A2−A0 = (α−β) (A2−A0), and similarly, A1−A3 = (α−). β) Since (A1-A3), (A2-A0) / (A1-A3) theoretically has the same value regardless of the presence or absence of charge mixing. The phase difference ψ has the same value.

なお感光部3aと感度制御部3bと電荷集積部3cとを備える光検出素子3は1つの半導体装置として構成され、光検出素子3には電荷集積部3cに集積された電荷を半導体装置の外部に取り出すために電荷取出部3dが設けられる。電荷取出部3dはCCDイメージセンサにおける垂直転送部および水平転送部と同様の構成を有する。   The photodetecting element 3 including the photosensitive unit 3a, the sensitivity control unit 3b, and the charge accumulating unit 3c is configured as one semiconductor device, and the photodetecting element 3 receives charges accumulated in the charge accumulating unit 3c outside the semiconductor device. A charge extraction portion 3d is provided for extraction. The charge extraction unit 3d has the same configuration as the vertical transfer unit and horizontal transfer unit in the CCD image sensor.

上述のように各感光部3aでは受光光量に応じた量の電荷を生成するから、各受光光量A0、A1、A2、A3は対象物の明るさを反映している。つまり、受光光量A0、A1、A2、A3の加算値あるいは平均値は濃淡画像における濃度値に相当する。換言すれば、各感光部3aでの受光光量A0、A1、A2、A3から対象物までの距離を求めるほか、対象物の濃度値も得ることが可能になる。しかも、同じ位置の感光部3aを用いて対象物の距離と濃度値とを求めるから、同じ位置について濃度値と距離との両方の情報を得ることができる。   As described above, since each photosensitive unit 3a generates an amount of electric charge corresponding to the amount of received light, each of the received light amounts A0, A1, A2, A3 reflects the brightness of the object. That is, the added value or average value of the received light amounts A0, A1, A2, A3 corresponds to the density value in the grayscale image. In other words, in addition to obtaining the distances from the received light amounts A0, A1, A2, A3 to the object at each photosensitive portion 3a, it is also possible to obtain the density value of the object. In addition, since the distance and density value of the object are obtained using the photosensitive portion 3a at the same position, information on both the density value and the distance can be obtained for the same position.

このようにして電荷取出部3dから取り出された電荷はA/D変換部9によりデジタル量に変換された後、DSPよりなる画像生成部8に画像信号として与えられ、画像生成部8において対象空間Y内の対象物までの距離が上述の数式を用いて受光光量A0、A1、A2、A3から算出される。すなわち、画像生成部8では各感光部3aに対応した各方向における対象物までの距離が算出され、対象空間Yの三次元情報が算出される。この三次元情報を用いると、対象空間Yの各方向に一致する画素の画素値が距離値である距離画像を生成することができる。また、画像生成部8では各感光部3aで得られた濃度値に基づいて対象空間Yの濃淡画像を生成しており、この濃淡画像は受光光量A0、A1、A2、A3の平均値を濃淡値に用いるようにすれば、発光源5からの光の影響を除去できる。すなわち、画像生成部8は濃淡画像と距離画像とを生成するものであり、本実施形態では画像生成部8と制御回路部7とを1チップのASIC6で構成している。   The charges extracted from the charge extraction unit 3d in this way are converted into digital quantities by the A / D conversion unit 9, and then given as image signals to the image generation unit 8 made of DSP. The distance to the object in Y is calculated from the received light amounts A0, A1, A2, and A3 using the above formula. That is, the image generation unit 8 calculates the distance to the object in each direction corresponding to each photosensitive unit 3a, and calculates the three-dimensional information of the target space Y. By using this three-dimensional information, it is possible to generate a distance image in which the pixel values of the pixels matching in each direction of the target space Y are distance values. Further, the image generation unit 8 generates a grayscale image of the target space Y based on the density value obtained by each photosensitive unit 3a, and this grayscale image uses the average value of the received light amounts A0, A1, A2, A3 as the grayscale. If it is used for the value, the influence of light from the light source 5 can be removed. That is, the image generation unit 8 generates a grayscale image and a distance image. In this embodiment, the image generation unit 8 and the control circuit unit 7 are configured by a one-chip ASIC 6.

そして、距離画像センサ部2の画像生成部8で得られた対象空間Yの距離画像および濃淡画像は信号処理部10に入力され、信号処理部10によって対象空間Y内で異常の有無を検出する処理が行われる。   Then, the distance image and grayscale image of the target space Y obtained by the image generation unit 8 of the distance image sensor unit 2 are input to the signal processing unit 10, and the presence or absence of abnormality in the target space Y is detected by the signal processing unit 10. Processing is performed.

信号処理部10は例えばマイクロコンピュータからなり、画像入力手段11と警戒領域設定手段12と異常判定手段13と警報手段14とを備え、警戒領域設定手段12および異常判定手段13はマイクロコンピュータの演算機能により実現される。   The signal processing unit 10 is composed of, for example, a microcomputer, and includes an image input means 11, a warning area setting means 12, an abnormality determination means 13, and an alarm means 14. The warning area setting means 12 and the abnormality determination means 13 are computing functions of the microcomputer. It is realized by.

画像入力手段11は画像メモリ(図示せず)を有し、距離画像センサ部2から入力される距離画像および濃淡画像の画像データを画像メモリに一旦記憶させるとともに、画像メモリに記憶された画像データを用いてTVモニタのような表示手段(図示せず)に対象空間Yの距離画像および濃淡画像を表示させる。   The image input means 11 has an image memory (not shown), and temporarily stores the distance image and grayscale image data input from the distance image sensor unit 2 in the image memory and also stores the image data stored in the image memory. Is used to display a distance image and a grayscale image of the target space Y on a display means (not shown) such as a TV monitor.

警戒領域設定手段12は例えばマウスやペン入力装置などの入力装置を備え、表示手段に表示された距離画像内で保安担当者が入力装置を操作して警戒領域を指定することで、以上の有無を判定する対象領域(例えば警戒対象物Xに対応する画素の集合体)が設定さる。ここに、警戒領域設定手段12を用いて警戒領域を設定する場合は、図3に示すように対象空間Yの距離画像において警戒対象物Xが載置された面(例えば床面)に含まれる3つの基準点P1,P2,P3を保安担当者に入力させるようにし、警戒領域設定手段12が3つの基準点P1,P2,P3を平面に当てはめて、この平面上の点までの距離と画素値の差が小さい画素は平面に含まれる点に対応した画素と判断するとともに、この平面と画素値の差が大きい画素を平面上に載置された警戒対象物Xと判断して、警戒対象物Xに対応する画素を警戒領域に設定しており、保安担当者は載置面となる平面上の3つの点を指定するだけで、警戒対象物Xに対応する画素を警戒領域に設定できるので、警戒領域の設定作業を軽減できる。   The warning area setting means 12 includes an input device such as a mouse or a pen input device, and the security officer operates the input device within the distance image displayed on the display means to specify the warning area. Is set (for example, a collection of pixels corresponding to the alert object X). Here, when a warning area is set using the warning area setting means 12, it is included in the surface (for example, floor surface) on which the warning object X is placed in the distance image of the target space Y as shown in FIG. Three reference points P1, P2, and P3 are input to the security officer, and the warning area setting means 12 applies the three reference points P1, P2, and P3 to the plane, and the distance to the point on the plane and the pixel A pixel having a small value difference is determined to be a pixel corresponding to a point included in the plane, and a pixel having a large pixel value difference is determined to be a warning target object X placed on the plane. The pixel corresponding to the object X is set as a warning area, and the security officer can set the pixel corresponding to the warning object X as the warning area only by designating three points on the plane as the placement surface. Therefore, the setting work of the alert area can be reduced.

なお、保安担当者に載置面となる平面上の基準点P1,P2,P3を入力させる代わりに、警戒領域設定手段12が、対象空間Yの距離画像において距離値が略連続する画素の領域の内一定面積以上の領域を載置面となる平面(床面)と判断し、この床面と距離値の差が大きい画素を床面上に載置された警戒対象物Xと判断して、警戒対象物Xに対応する画素を警戒領域に設定するようにしても良く、警戒領域の設定作業を無くすことができる。   Note that instead of having the security officer input the reference points P1, P2, and P3 on the plane serving as the placement surface, the warning area setting unit 12 is an area of pixels in which distance values are substantially continuous in the distance image of the target space Y. An area of a certain area or more is determined as a plane (floor surface) serving as a placement surface, and a pixel having a large difference in distance value from this floor surface is determined as a warning object X placed on the floor surface. The pixels corresponding to the alert object X may be set in the alert area, and the alert area setting operation can be eliminated.

また、図4に示すように対象空間Yの距離画像において警戒対象物Xに対応する点P4を保安担当者に入力させるようにし、警戒領域設定手段12が点P4に対応する画素の8近傍の画素について画素値(距離値)の差が小さい画素を同じグループとしてグルーピングするとともに、点P4の8近傍の画素の各々について隣接する8近傍の画素と画素値を比較して画素値の差が小さい画素を同じグループにグルーピングし、さらにこの処理を続けることで点P4を中心として画素値が略連続する領域を警戒対象物Xとして抽出し、抽出された警戒対象物Xを警戒領域に設定するようにしても良く、警戒対象物Xの1点を指定するだけで、警戒対象物Xに対応する画素を抽出して、警戒領域に設定することができる。   Also, as shown in FIG. 4, the security officer is caused to input a point P4 corresponding to the warning object X in the distance image of the target space Y, and the warning area setting means 12 is in the vicinity of 8 pixels of the pixel corresponding to the point P4. The pixels having a small difference in pixel value (distance value) are grouped as the same group, and the difference between the pixel values of each of the eight neighboring pixels of the point P4 is compared with the neighboring eight neighboring pixels. By grouping pixels into the same group and continuing this process, an area where pixel values are substantially continuous with the point P4 as the center is extracted as a warning object X, and the extracted warning object X is set as a warning area. In other words, it is possible to extract a pixel corresponding to the alert object X and set it in the alert area by only specifying one point of the alert object X.

異常判定手段13は、画像入力手段11に入力された距離画像をもとに、警戒領域設定手段12により設定された警戒領域において異常の有無を判定する処理を行い、異常を検出すると発報信号を出力する。   The abnormality determination unit 13 performs a process for determining whether or not there is an abnormality in the warning area set by the warning area setting unit 12 based on the distance image input to the image input unit 11, and when an abnormality is detected, the alarm signal Is output.

警報手段14は例えばブザーやランプからなり、異常判定手段13から発報信号が入力されると、ブザーを鳴動させたり、ランプを点滅させるなどして、保安担当者に対して異常の発生を報知する。なお警報手段14に外部の装置に対して報知信号を出力する通信手段を設けても良く、別の場所にある装置に対して異常の発生を報知することができる。   The alarm means 14 is composed of, for example, a buzzer or a lamp. When an alarm signal is input from the abnormality determination means 13, the alarm person is informed of the occurrence of an abnormality by sounding the buzzer or blinking the lamp. To do. Note that the alarm means 14 may be provided with a communication means for outputting a notification signal to an external device, and the occurrence of an abnormality can be notified to a device at another location.

次に、上記の構成を有する信号処理部10の動作について以下に説明する。   Next, the operation of the signal processing unit 10 having the above configuration will be described below.

距離画像センサ部2は、発光源5から対象空間Yに強度変調光を照射し、対象空間Y内の対象物で反射された反射光を光検出素子3で受光することによって、対象空間Yの距離画像および濃淡画像を生成する。   The distance image sensor unit 2 irradiates the target space Y with intensity-modulated light from the light source 5, and receives the reflected light reflected by the target object in the target space Y by the light detection element 3. A distance image and a gray image are generated.

信号処理部10では、画像入力手段11が所定の時間間隔で距離画像センサ部2から距離画像および濃淡画像の画像データを取り込み、取り込んだ画像データを画像メモリに記憶させるとともに、表示手段の画面上に表示させる。   In the signal processing unit 10, the image input unit 11 captures the distance image and the grayscale image data from the distance image sensor unit 2 at predetermined time intervals, stores the captured image data in the image memory, and displays the image data on the screen of the display unit. To display.

ここで、電源投入時あるいは警戒開始時など警戒領域が設定されていない場合、保安担当者は入力手段を用いて警戒領域の設定作業を行う。例えば保安担当者が、表示手段に表示された対象空間Yの距離画像を見ながら、警戒領域設定手段12の備える入力装置を用いて警戒対象物Xに対応する画素を指定すると、指定された画素を中心として画素値が略連続する領域を警戒領域として設定する。警戒領域設定手段12により警戒領域が設定されると、異常判定手段13は、警戒対象物Xが正常な状態で距離画像センサ部2により生成されて、画像入力手段11に保持された距離画像から警戒領域の画像を切り出して、切り出した画像をテンプレート画像として図示しない記憶手段に登録する。   Here, when the warning area is not set such as when the power is turned on or when the warning is started, the security officer performs the warning area setting operation using the input means. For example, when the security officer designates a pixel corresponding to the alert object X using the input device provided in the alert area setting unit 12 while viewing the distance image of the target space Y displayed on the display unit, the designated pixel An area in which pixel values are substantially continuous with the center of is set as a warning area. When the warning area is set by the warning area setting means 12, the abnormality determination means 13 generates the warning object X from the distance image generated by the distance image sensor unit 2 in a normal state and held in the image input means 11. The image of the alert area is cut out, and the cut out image is registered in a storage unit (not shown) as a template image.

そして、警戒動作中に所定のタイミングで画像入力手段11が距離画像センサ部2から距離画像を取り込むと、異常判定手段13が、画像入力手段11に保持された距離画像から警戒領域の画像を切り出し、切り出した画像と上記のテンプレート画像との間でテンプレートマッチングを行い、2つの画像の相関値(一致度)を求めており、相関値が所定の閾値よりも小さくなると(すなわち警戒対象物Xの距離画像がテンプレート画像から大きく変化すると)、警戒対象物Xに異常が発生したと判断して、発報信号を出力する。このとき、異常判定手段13から警報手段14に発報信号が入力され、警報手段14が警報を出力することで、保安担当者に異常の発生を報知することができる。なお、異常判定手段13では、距離画像から切り取った警戒領域の画像についてテンプレート画像とマッチング処理を行っているが、距離画像から輪郭抽出処理した輪郭画像より切り取った警戒領域の画像についてマッチング処理を行っても良い。   Then, when the image input unit 11 captures the distance image from the distance image sensor unit 2 at a predetermined timing during the warning operation, the abnormality determination unit 13 cuts out the image of the warning area from the distance image held in the image input unit 11. Then, template matching is performed between the cut-out image and the template image described above to obtain a correlation value (degree of coincidence) between the two images, and when the correlation value becomes smaller than a predetermined threshold (that is, the alert object X When the distance image greatly changes from the template image), it is determined that an abnormality has occurred in the alert object X, and an alarm signal is output. At this time, an alarm signal is input from the abnormality determination unit 13 to the alarm unit 14, and the alarm unit 14 outputs an alarm, so that the safety staff can be notified of the occurrence of the abnormality. The abnormality determination unit 13 performs matching processing with the template image for the image of the warning area cut out from the distance image, but performs matching processing for the image of the warning area cut out from the contour image extracted from the distance image. May be.

ここで、図5に示すように警戒対象物Xの手前側に他の物体(例えば人M)が現れた場合、警戒対象物Xの一部が人Mの陰に隠れて、警戒対象物Xの画像が変化するのであるが、手前側にある他の物体で警戒対象物Xが隠蔽されただけで、警戒対象物Xの形状が略同じであれば、発報信号を出力しないようにするのが好ましい。そこで、異常判定手段13が、画像入力手段11に保持された距離画像から警戒領域の画像を切り出し、切り出した画像と上記のテンプレート画像との間でテンプレートマッチングを行って、2つの画像の相関値を求めた結果、相関値が所定の閾値よりも低くなった場合に、異常判定手段13がすぐに発報信号を出力するのではなく、警戒対象物の形状が変化していない部分(すなわち画素値の変化していない画素)の割合が一定割合以上であれば発報信号の出力を停止し、上記の割合が一定割合未満であれば発報信号を出力するようにしても良く、警戒対象物Xの一部分が他の物体で隠蔽されただけで、警戒対象物Xの位置や形状が変化していない場合は発報信号の出力を停止させることで、誤発報を防止することができる。   Here, as shown in FIG. 5, when another object (for example, a person M) appears on the front side of the alert object X, a part of the alert object X is hidden behind the person M, and the alert object X However, if the alert object X is simply concealed by another object on the near side and the shape of the alert object X is substantially the same, the alarm signal is not output. Is preferred. Therefore, the abnormality determination unit 13 cuts out the image of the warning area from the distance image held in the image input unit 11, performs template matching between the cut out image and the template image, and correlates the two images. As a result, when the correlation value becomes lower than a predetermined threshold value, the abnormality determination means 13 does not immediately output a warning signal, but a portion where the shape of the alert object has not changed (that is, the pixel If the ratio of pixels whose values have not changed is equal to or greater than a certain ratio, the output of the alarm signal may be stopped, and if the ratio is less than a certain ratio, the alarm signal may be output. If only a part of the object X is concealed by another object and the position or shape of the alert object X has not changed, the output of the alarm signal is stopped, thereby preventing false alarms. .

また、図6(a)〜(c)に示すように警戒対象物Xの手前側を人Mが通り過ぎると、同図(b)のように警戒対象物Xが一時的に人Mの陰に隠れて、警戒対象物Xの画像が変化するため、同図(a)(c)のように人Mが通過する前後で警戒対象物Xの位置や形状に変化がない場合でも警報手段14から警報が出力されてしまうことになる。そこで、異常判定手段13がパターンマッチングを行って求めた相関値が所定の閾値よりも低くなった場合に、異常判定手段13がすぐに発報信号を出力せず、相関値が所定の閾値よりも低くなった時点から所定時間が経過するまでの間に相関値が閾値以上になれば(変化前の画像に戻れば)、発報信号を出力せず、相関値が閾値以上にならなければ(変化前の画像に戻らなければ)、所定時間が経過した時点で発報信号を出力するようにしても良く、一時的な隠蔽を異常の発生と誤検出するのを防止できる。   Further, as shown in FIGS. 6A to 6C, when the person M passes the front side of the alert object X, the alert object X is temporarily hidden behind the person M as shown in FIG. Since the image of the warning object X changes because it is hidden, even if there is no change in the position or shape of the warning object X before and after the person M passes as shown in FIGS. An alarm will be output. Therefore, when the correlation value obtained by pattern matching performed by the abnormality determination unit 13 becomes lower than a predetermined threshold value, the abnormality determination unit 13 does not immediately output an alarm signal, and the correlation value exceeds the predetermined threshold value. If the correlation value becomes greater than or equal to the threshold value (after returning to the image before the change) from when the value becomes low until the predetermined time elapses, the alarm signal is not output and the correlation value does not exceed the threshold value. (If the image does not return to the image before the change), a notification signal may be output when a predetermined time has elapsed, and it is possible to prevent erroneous detection of temporary concealment as the occurrence of an abnormality.

また、図7に示すように警戒対象物Xの位置が、図中に点線で示す位置から実線で示す位置へ僅かに移動した場合、警戒領域に対応する画素の画素値が変化するため、警戒領域の画像とテンプレート画像との相関値が低下して、警報手段14から警報が出力される可能性があるが、警戒対象物Xの形状に変化がないのであれば、このような微小な位置ずれでは警報を出力しないようにするのが好ましい。そこで、異常判定手段13が、画像入力手段11に保持された距離画像から警戒領域の画像を切り出し、切り出した画像と上記のテンプレート画像との間でテンプレートマッチングを行って、2つの画像の相関値を求めた結果、相関値が所定の閾値よりも低くなった場合に、異常判定手段13がすぐに発報信号を出力するのではなく、画像入力手段11から入力された警戒領域付近の距離画像に対し、テンプレート画像の位置を任意の方向に相対的にずらしてパターンマッチングを行い、両者の相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件(1)が成立すれば、警戒対象物Xの形状は変化せずに、僅かに位置がずれただけだと判断して、発報信号の出力を停止するとともに、上記の判定条件(1)が成立しなければ、異常が発生したと判断して、発報信号を出力するようにしても良く、微小な位置ずれを異常の発生と誤検出するのを防止できる。なお、上記の判定条件(1)が成立しない場合としては、警戒対象物Xの位置ずれが大きくて、相関値が基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも大きくなる場合や、警戒対象物Xがさらに大きく移動して、相関値が基準値以上となる部分画像が存在しない場合などが考えられる。   In addition, as shown in FIG. 7, when the position of the alert object X is slightly moved from the position indicated by the dotted line to the position indicated by the solid line in the figure, the pixel value of the pixel corresponding to the alert area changes. There is a possibility that the correlation value between the image of the region and the template image is lowered and an alarm is output from the alarm means 14, but if there is no change in the shape of the alarm object X, such a minute position It is preferable not to output an alarm at the deviation. Therefore, the abnormality determination unit 13 cuts out the image of the warning area from the distance image held in the image input unit 11, performs template matching between the cut out image and the template image, and correlates the two images. As a result, when the correlation value is lower than a predetermined threshold value, the abnormality determination unit 13 does not immediately output the alarm signal, but the distance image near the warning area input from the image input unit 11 On the other hand, pattern matching is performed by relatively shifting the position of the template image in an arbitrary direction, and the determination that the positional deviation when the correlation value between the two is equal to or greater than a predetermined reference value is smaller than a predetermined threshold value. If the condition (1) is satisfied, it is determined that the position of the warning object X does not change and the position is slightly shifted, the output of the alarm signal is stopped, and the above determination is made. If matter (1) is satisfied, the abnormality is determined to have occurred, may be configured to output the alarm signal can be prevented from being erroneously detected small misalignment and abnormal. As a case where the above-described determination condition (1) is not satisfied, the positional deviation of the alert object X is large, and the positional deviation when the correlation value is equal to or greater than the reference value is larger than a predetermined threshold value. Alternatively, there may be a case where the alert object X moves further and there is no partial image whose correlation value is equal to or greater than the reference value.

また、図8に示すように警戒対象物Xの向きが図中に点線で示す向きから実線で示す向きに僅かにずれた場合、警戒領域に対応する画素の画素値が変化するため、警戒領域の画像とテンプレート画像との相関値が低下して、警報手段14から警報が出力される可能性があるが、警戒対象物Xの形状や位置に変化がないのであれば、このような微小な角度のずれでは警報を出力しないようにするのが好ましい。ここで、警戒対象物Xの全体の向きが僅かにずれたり、警戒対象物である人間の姿勢が変わると、警戒対象物Xの角部、或いは、警戒対象物が人間の場合には人間の頭部や腰部などエッジ画素を多く含む特徴ブロックの画像が僅かにずれると考えられる。そこで、異常判定部13が、画像入力手段11に保持された距離画像から警戒領域の画像を切り出し、切り出した画像と上記のテンプレート画像との間でテンプレートマッチングを行って、2つの画像の相関値を求めた結果、相関値が所定の閾値よりも低くなった場合に、異常判定手段13がすぐに発報信号を出力するのではなく、予めテンプレート画像にエッジ抽出処理を行ってエッジ画素を一定以上含むブロック(例えば3×3画素、5×5画素)を特徴ブロックB1〜B4として抽出しておき、警戒領域の画像に対して各特徴ブロックB1〜B4の位置を相対的にずらしてブロックマッチングを行い、各特徴ブロックB1〜B4毎に相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件(2)が成立すれば、警戒対象物Xの形状や位置は変化せず、微小な角度のずれが発生したと判断して、発報信号の出力を停止するとともに、上記の判定条件(2)が成立しなければ、警戒対象物Xの向きが大きく変化するか形状や位置が変化したと判断して、発報信号を出力するようにしても良く、微小な角度のずれや向きの変化を異常の発生と誤検出するのを防止できる。なお、上記の判定条件(2)が成立しない場合としては、警戒対象物Xの向きが大きく変化して、相関値が基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも大きくなる場合や、警戒対象物Xの向きがさらに大きく変化して、相関値が基準値以上となるブロックが存在しない場合などが考えられる。   In addition, as shown in FIG. 8, when the direction of the warning object X is slightly shifted from the direction indicated by the dotted line in the drawing to the direction indicated by the solid line, the pixel value of the pixel corresponding to the warning area changes. There is a possibility that the correlation value between the image and the template image decreases and an alarm is output from the alarm means 14, but if there is no change in the shape or position of the alarm object X, such a minute It is preferable not to output an alarm at an angle shift. Here, when the whole direction of the alert object X is slightly shifted or the posture of the person who is the alert object is changed, the corner of the alert object X or the human being when the alert object is a human being It is considered that the image of the feature block including many edge pixels such as the head and waist is slightly shifted. Therefore, the abnormality determination unit 13 cuts out the image of the warning area from the distance image held in the image input unit 11, performs template matching between the cut-out image and the template image, and correlates the two images. As a result, when the correlation value becomes lower than a predetermined threshold value, the abnormality determination means 13 does not immediately output a notification signal, but performs edge extraction processing on the template image in advance to make the edge pixels constant. Blocks including the above (for example, 3 × 3 pixels, 5 × 5 pixels) are extracted as feature blocks B1 to B4, and block matching is performed by relatively shifting the positions of the feature blocks B1 to B4 with respect to the image of the alert area. The determination condition (2) that the positional deviation when the correlation value exceeds a predetermined reference value for each feature block B1 to B4 is smaller than a predetermined threshold value. ) Is satisfied, the shape and position of the warning object X do not change, and it is determined that a slight angle deviation has occurred, and the output of the alarm signal is stopped, and the above-described determination condition (2) is If it does not hold, it may be determined that the direction of the alert object X has changed greatly or the shape or position has changed, and a warning signal may be output. Can be prevented from being erroneously detected. In addition, when said determination condition (2) is not satisfied, the direction of the warning object X changes greatly, and the position shift when a correlation value becomes more than a reference value becomes larger than a predetermined threshold value. The case where the direction of the warning target object X changes greatly further and the block whose correlation value becomes more than a reference value does not exist is considered.

以上説明したように本実施形態では、距離画像センサ部2により撮像された警戒領域(警戒対象物X)の距離画像についてテンプレートマッチングやフレーム間差分を行って、警戒領域の距離画像が変化するか否かを判定しており、警戒領域の距離画像が変化する場合は、警戒対象物Xに何らかの変化が生じたと判断することができる。また異常判定手段13は、警戒領域の距離画像をもとに異常の有無を判定しており、距離画像は濃淡画像のように警戒領域の照明変動によって変化しないから、照明条件の変化を異常の発生と誤検出するのを防止できる。   As described above, in the present embodiment, whether the distance image of the alert area changes by performing template matching or inter-frame difference on the distance image of the alert area (alert object X) captured by the distance image sensor unit 2. If the distance image of the alert area changes, it can be determined that some change has occurred in the alert object X. Further, the abnormality determination means 13 determines the presence or absence of abnormality based on the distance image of the warning area, and the distance image does not change due to the illumination fluctuation of the warning area unlike the grayscale image. It is possible to prevent erroneous detection of occurrence.

なお警戒領域設定手段12では、対象空間Yの距離画像から警戒対象物Xに対応する画素を抽出して、抽出した画素の集合体を警戒領域として設定しているが、警戒対象物Xから一定距離の範囲を警戒領域として設定し、この警戒領域の距離画像の変化を検出することで、警戒対象物Xから一定距離の範囲に他の物体が侵入したことを検出するようにしても良い。ここで、警戒対象物Xから一定距離の範囲を警戒領域に設定する方法としては、例えば警戒領域設定手段12が警戒対象物Xに対応する画素を抽出した際に、抽出した画素から3×3画素又は5×5画素程度の小領域の平面を抽出して、この平面をその法線方向において警戒対象物Xから一定距離だけ離れた位置に平行移動させた平面M1,M2,M3を設定し、これらの平面M1,M2,M3で囲まれる空間を警戒領域X0として設定すれば良く、警戒対象物Xの検出結果を用いて自動的に警戒領域X0の設定を行うことができる。   The warning area setting means 12 extracts pixels corresponding to the warning object X from the distance image of the target space Y, and sets the extracted pixel aggregate as a warning area. A distance range may be set as a warning area, and by detecting a change in the distance image of the warning area, it may be detected that another object has entered a range of a certain distance from the warning object X. Here, as a method of setting a range of a certain distance from the alert object X as the alert area, for example, when the alert area setting unit 12 extracts a pixel corresponding to the alert object X, 3 × 3 from the extracted pixel is used. Planes M1, M2, and M3 are extracted by extracting a plane of a pixel or a small area of about 5 × 5 pixels and translating the plane to a position away from the alert object X in the normal direction by a certain distance. The space surrounded by these planes M1, M2, and M3 may be set as the alert area X0, and the alert area X0 can be automatically set using the detection result of the alert object X.

次に本実施形態に用いる光検出素子3の具体的構造例を図11〜図14に基づいて説明する。図11に示す光検出素子3は、複数個(たとえば、100×100個)の感光部3aをマトリクス状に配列したものであって、たとえば1枚の半導体基板上に形成される。感光部3aのうち垂直方向の各列では一体に連続する半導体層21を共用するとともに半導体層21を垂直方向への電荷(本実施形態では、電子を用いる)の転送経路として用い、さらに各列の半導体層21の一端から電荷を受け取って水平方向に電荷を転送するCCDである水平転送部Thを半導体基板に設ける構成を採用することができる。   Next, a specific structural example of the light detection element 3 used in the present embodiment will be described with reference to FIGS. The photodetecting element 3 shown in FIG. 11 has a plurality of (for example, 100 × 100) photosensitive portions 3a arranged in a matrix, and is formed on, for example, a single semiconductor substrate. In each column in the vertical direction of the photosensitive portion 3a, the semiconductor layer 21 that is integrally continuous is shared, and the semiconductor layer 21 is used as a transfer path for charges in the vertical direction (using electrons in this embodiment). It is possible to employ a configuration in which a semiconductor substrate is provided with a horizontal transfer portion Th that is a CCD that receives charges from one end of the semiconductor layer 21 and transfers the charges in the horizontal direction.

すなわち、図12に示すように、半導体層21が感光部3aと電荷の転送経路とに兼用された構造であって、フレーム・トランスファ(FT)方式のCCDイメージセンサと類似した構造になる。また、FT方式のCCDイメージセンサと同様に、感光部3aを配列した撮像領域Daに隣接して遮光された蓄積領域Dbを設けてあり、蓄積領域Dbに蓄積した電荷を水平転送部Thに転送する。撮像領域Daから蓄積領域Dbへの電荷の転送は垂直ブランキング期間に一気に行い、水平転送部Thでは1水平期間に1水平ライン分の電荷を転送する。図2に示した電荷取出部3dは、半導体層21における垂直方向への電荷の転送経路としての機能とともに水平転送部Thを含む機能を表している。ただし、電荷集積部3cは蓄積領域Dbを意味するのではなく、撮像領域Daにおいて電荷を集積する機能を表している。言い換えると、蓄積領域Dbは電荷取出部3dに含まれる。   That is, as shown in FIG. 12, the semiconductor layer 21 is used as both the photosensitive portion 3a and the charge transfer path, and is similar to a frame transfer (FT) type CCD image sensor. Similarly to the FT-type CCD image sensor, a light-shielded storage region Db is provided adjacent to the imaging region Da in which the photosensitive portions 3a are arranged, and charges accumulated in the storage region Db are transferred to the horizontal transfer unit Th. To do. The transfer of charges from the imaging area Da to the storage area Db is performed at once in the vertical blanking period, and the horizontal transfer unit Th transfers charges for one horizontal line in one horizontal period. The charge extraction unit 3d illustrated in FIG. 2 represents a function including a horizontal transfer unit Th as well as a function as a charge transfer path in the vertical direction in the semiconductor layer 21. However, the charge accumulation unit 3c does not mean the accumulation region Db, but represents a function of accumulating charges in the imaging region Da. In other words, the accumulation region Db is included in the charge extraction unit 3d.

半導体層21は不純物が添加してあり、半導体層21の主表面は酸化膜からなる絶縁膜22により覆われ、半導体層21に絶縁膜22を介して複数個の制御電極23を配置している。この光検出素子3はMIS素子として知られた構造であるが、1個の光検出素子3として機能する領域に複数個(図示例では5個)の制御電極23を備える点が通常のMIS素子とは異なる。絶縁膜22および制御電極23は発光源5から対象空間に照射される光と同波長の光が透過するように材料が選択され、絶縁膜22を通して半導体層21に光が入射すると、半導体層21の内部に電荷が生成される。図示例の半導体層21の導電形はn形であり、光の照射により生成される電荷として電子eを利用する。図11は1個の感光部3aに対応する領域のみを示したものであり、半導体基板(図示せず)には上述したように図11の構造を持つ領域が複数個配列されるとともに電荷取出部3dとなる構造が設けられる。電荷取出部3dとして設ける垂直転送部は、図11の左右方向に電荷を転送することを想定しているが、図11の面に直交する方向に電荷を転送する構成を採用することも可能である。また、電荷を図の左右方向に転送する場合には、制御電極23の左右方向の幅寸法を1μm程度に設定するのが望ましい。   The semiconductor layer 21 is doped with impurities, the main surface of the semiconductor layer 21 is covered with an insulating film 22 made of an oxide film, and a plurality of control electrodes 23 are arranged on the semiconductor layer 21 via the insulating film 22. . This light detection element 3 has a structure known as a MIS element, but a normal MIS element is that a plurality of (five in the illustrated example) control electrodes 23 are provided in a region functioning as one light detection element 3. Is different. A material is selected for the insulating film 22 and the control electrode 23 so that light having the same wavelength as the light irradiated from the light source 5 to the target space can be transmitted. When light enters the semiconductor layer 21 through the insulating film 22, the semiconductor layer 21. A charge is generated inside the. The conductivity type of the semiconductor layer 21 in the illustrated example is n-type, and electrons e are used as charges generated by light irradiation. FIG. 11 shows only the region corresponding to one photosensitive portion 3a. As described above, a plurality of regions having the structure of FIG. 11 are arranged on the semiconductor substrate (not shown) and the charge extraction is performed. A structure to be the part 3d is provided. The vertical transfer unit provided as the charge extraction unit 3d is assumed to transfer charges in the left-right direction in FIG. 11, but it is also possible to adopt a configuration in which charges are transferred in a direction orthogonal to the plane in FIG. is there. In addition, when transferring charges in the horizontal direction in the figure, it is desirable to set the width dimension of the control electrode 23 in the horizontal direction to about 1 μm.

この構造の光検出素子3では、制御電極23に正の制御電圧+Vを印加すると、半導体層21には制御電極23に対応する部位に電子eを集積するポテンシャル井戸(空乏層)24が形成される。つまり、半導体層21にポテンシャル井戸24を形成するように制御電極23に制御電圧を印加した状態で光が半導体層21に照射されると、ポテンシャル井戸24の近傍で生成された電子eの一部はポテンシャル井戸24に捕獲されてポテンシャル井戸24に集積され、残りの電子eは半導体層21の深部での再結合により消滅する。また、ポテンシャル井戸24から離れた場所で生成された電子eも半導体層21の深部での再結合により消滅する。   In the photodetecting element 3 having this structure, when a positive control voltage + V is applied to the control electrode 23, a potential well (depletion layer) 24 that accumulates electrons e in a portion corresponding to the control electrode 23 is formed in the semiconductor layer 21. The That is, when light is applied to the semiconductor layer 21 with a control voltage applied to the control electrode 23 so as to form the potential well 24 in the semiconductor layer 21, a part of the electrons e generated in the vicinity of the potential well 24. Are captured in the potential well 24 and accumulated in the potential well 24, and the remaining electrons e disappear due to recombination in the deep part of the semiconductor layer 21. Further, the electrons e generated at a location away from the potential well 24 are also extinguished by recombination in the deep part of the semiconductor layer 21.

ポテンシャル井戸24は制御電圧を印加した制御電極23に対応する部位に形成されるから、制御電圧を印加する制御電極23の個数を変化させることによって、半導体層21の主表面に沿ったポテンシャル井戸24の面積(言い換えると、受光面において利用できる電荷を生成する領域の面積)を変化させることができる。つまり、制御電圧を印加する制御電極23の個数を変化させることは感度制御部3bにおける感度の調節を意味する。たとえば、図11(a)のように3個の制御電極23に制御電圧+Vを印加する場合と、同図(b)のように1個の制御電極23に制御電圧+Vを印加する場合とでは、ポテンシャル井戸24が受光面に占める面積が変化するのであって、同図(a)の状態のほうがポテンシャル井戸24の面積が大きいから、同図(b)の状態に比較して同光量に対して利用できる電荷の割合が多くなり、実質的に感光部3aの感度を高めたことになる。このように、感光部3aおよび感度制御部3bは半導体層21と絶縁膜22と制御電極23とにより構成されていると言える。ポテンシャル井戸24は光照射により生成された電荷を保持するから電荷集積部3cとして機能する。   Since the potential well 24 is formed at a portion corresponding to the control electrode 23 to which the control voltage is applied, the potential well 24 along the main surface of the semiconductor layer 21 is changed by changing the number of the control electrodes 23 to which the control voltage is applied. (In other words, the area of a region that generates a charge that can be used on the light receiving surface) can be changed. That is, changing the number of control electrodes 23 to which the control voltage is applied means adjusting sensitivity in the sensitivity control unit 3b. For example, when the control voltage + V is applied to three control electrodes 23 as shown in FIG. 11A, and when the control voltage + V is applied to one control electrode 23 as shown in FIG. The area occupied by the potential well 24 on the light receiving surface changes, and the area of the potential well 24 is larger in the state shown in FIG. As a result, the ratio of the charge that can be used increases and the sensitivity of the photosensitive portion 3a is substantially increased. Thus, it can be said that the photosensitive portion 3 a and the sensitivity control portion 3 b are constituted by the semiconductor layer 21, the insulating film 22, and the control electrode 23. Since the potential well 24 holds charges generated by light irradiation, it functions as the charge accumulating portion 3c.

ポテンシャル井戸24から電荷を取り出すには、FT方式のCCDと同様の技術を採用すればよく、ポテンシャル井戸24に電子eが集積された後に、電荷の集積時とは異なる印加パターンの制御電圧を制御電極23に印加することによってポテンシャル井戸24に集積された電子eを一方向(たとえば、図の右方向)に転送することができる。つまり、半導体層21をCCDの垂直転送部と同様に電荷の転送経路に用いることができる。さらに、電荷は図12に示した水平転送部Thを転送され、半導体基板に設けた図示しない電極から光検出素子3の外部に取り出される。要するに、制御電極23への制御電圧の印加パターンを制御することにより、各感光部3aごとの感度を制御するとともに、光照射により生成された電荷を集積し、さらに集積された電荷を転送することができる。   In order to extract charges from the potential well 24, a technique similar to that of the FT type CCD may be employed. After the electrons e are accumulated in the potential well 24, a control voltage of an applied pattern different from that during charge accumulation is controlled. By applying the voltage to the electrode 23, the electrons e accumulated in the potential well 24 can be transferred in one direction (for example, the right direction in the figure). That is, the semiconductor layer 21 can be used as a charge transfer path in the same manner as the vertical transfer portion of the CCD. Further, the electric charge is transferred through the horizontal transfer unit Th shown in FIG. 12 and is taken out of the photodetecting element 3 from an electrode (not shown) provided on the semiconductor substrate. In short, by controlling the application pattern of the control voltage to the control electrode 23, the sensitivity of each photosensitive portion 3a is controlled, charges generated by light irradiation are integrated, and the integrated charges are transferred. Can do.

本実施形態における感度制御部3bは、利用できる電荷を生成する面積を大小2段階に切り換えることにより感光部3aの感度を高低2段階に切り換えるのであって、受光光量A0、A1、A2、A3のいずれかに対応する電荷を感光部3aで生成しようとする期間にのみ高感度とし(電荷を生成する面積を大きくし)、他の期間には低感度にする。高感度にする期間と低感度にする期間とは、発光源5を駆動する変調信号に同期させて設定される。また、変調信号の複数周期に亘ってポテンシャル井戸24に電荷を集積した後に電荷取出部3dを通して光検出素子3の外部に電荷を取り出すようにしている。変調信号の複数周期に亘って電荷を集積しているのは、変調信号の1周期内では感光部3aが利用可能な電荷を生成する期間が短く(たとえば、変調信号の周波数を20MHzとすれば50nsの4分の1以下)、生成される電荷が少ないからである。つまり、変調信号の複数周期分の電荷を集積することにより、信号電荷(発光源5から照射された光に対応する電荷)と雑音電荷(外光成分および光検出素子3の内部で発生するショットノイズに対応する電荷)との比を大きくとることができ、大きなSN比が得られる。   The sensitivity control unit 3b according to the present embodiment switches the sensitivity of the photosensitive unit 3a between two levels, high and low, by switching the area for generating available charges into two levels, that is, the received light amounts A0, A1, A2, and A3. High sensitivity is set only during a period in which the charge corresponding to any of the photosensitive portions 3a is to be generated (the area for generating charges is increased), and low sensitivity is set in other periods. The period of high sensitivity and the period of low sensitivity are set in synchronization with the modulation signal for driving the light source 5. Further, after the charges are accumulated in the potential well 24 over a plurality of periods of the modulation signal, the charges are taken out of the light detection element 3 through the charge extraction portion 3d. The charge is accumulated over a plurality of periods of the modulation signal because the period for generating the usable charge in the photosensitive portion 3a is short within one period of the modulation signal (for example, if the frequency of the modulation signal is 20 MHz). This is because less than a quarter of 50 ns is generated. That is, by integrating charges for a plurality of periods of the modulation signal, signal charges (charges corresponding to light emitted from the light emission source 5) and noise charges (external light components and shots generated inside the light detection element 3). A large signal-to-noise ratio can be obtained, and a large SN ratio can be obtained.

ところで、位相差ψを求めるのに必要な4種類の受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を1個の感光部3aで生成するとすれば、視線方向に関する分解能は高くなるが、各受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を求める時間差が大きくなるという問題が生じる。一方、各受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を4個の感光部3aでそれぞれ生成するとすれば、各受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を求める時間差は小さくなるが、4種類の電荷を求める視線方向にずれが生じ視線方向に関する分解能は低下する。そこで、本実施形態では、2個の感光部3aを用いることにより、変調信号の1周期内で受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を2種類ずつ生成する構成を採用している。つまり、2個の感光部3aを組にして用い、組になる2個の感光部3aに同じ視線方向からの光が入射するようにしている。   By the way, if the charges corresponding to the four kinds of received light amounts A0, A1, A2, and A3 necessary for obtaining the phase difference ψ are generated by one photosensitive portion 3a, the resolution with respect to the line-of-sight direction is increased. There arises a problem that the time difference for obtaining the charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, A3 becomes large. On the other hand, if the charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, A3 are respectively generated by the four photosensitive portions 3a, the time difference for obtaining the charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, A3 becomes small. However, a shift occurs in the line-of-sight direction for obtaining the four types of charges, and the resolution in the line-of-sight direction decreases. Therefore, in the present embodiment, a configuration is adopted in which two types of charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3 are generated within one cycle of the modulation signal by using the two photosensitive portions 3a. . That is, two photosensitive portions 3a are used as a set, and light from the same line-of-sight direction is incident on the two photosensitive portions 3a.

上述の構成を採用することにより、視線方向の分解能を比較的高くし、かつ受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を生成する時間差を少なくすることができる。つまり、受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を生成する時間差を少なくしていることにより、対象空間の中で移動している対象物についても距離の検出精度を比較的高く保つことができる。なお、本実施形態の構成では、1個の感光部3aで4種類の受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を生成する場合よりも視線方向の分解能が低下するが、視線方向の分解能については感光部3aの小型化や受光光学系4の設計によって向上させることが可能である。   By adopting the above-described configuration, the resolution in the line-of-sight direction can be made relatively high, and the time difference for generating charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3 can be reduced. In other words, by reducing the time difference for generating charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3, the distance detection accuracy can be kept relatively high even for an object moving in the object space. Can do. In the configuration of this embodiment, the resolution in the line-of-sight direction is lower than that in the case where the charge corresponding to the four types of received light amounts A0, A1, A2, and A3 is generated by one photosensitive unit 3a. The resolution can be improved by downsizing the photosensitive part 3a or designing the light receiving optical system 4.

この光検出素子3の動作を以下に具体的に説明する。図11に示した例では、1個の感光部3aについて5個の制御電極23を設けた例を示しているが、両側の2個の制御電極23は、感光部3aで電荷(電子e)を生成している間に隣接する感光部3aに電荷が流出するのを防止するための障壁を形成するものであって、2個の感光部3aを組にして用いる場合には隣接する感光部3aのポテンシャル井戸24の間には、いずれかの感光部3aで障壁が形成されるから、各感光部3aには3個ずつの制御電極23を設けるだけで足りることになる。この構成によって、感光部3aの1個当たりの占有面積が小さくなり、2個の感光部3aを組にして用いながらも視線方向の分解能の低下を抑制することが可能になる。   The operation of the light detection element 3 will be specifically described below. The example shown in FIG. 11 shows an example in which five control electrodes 23 are provided for one photosensitive portion 3a. However, the two control electrodes 23 on both sides are charged (electrons e) by the photosensitive portion 3a. Is used to form a barrier for preventing the electric charge from flowing out to the adjacent photosensitive portion 3a, and when the two photosensitive portions 3a are used as a set, the adjacent photosensitive portion Since a barrier is formed by any one of the photosensitive portions 3a between the potential wells 24 of 3a, it is sufficient to provide three control electrodes 23 for each photosensitive portion 3a. With this configuration, the occupation area per one photosensitive portion 3a is reduced, and it is possible to suppress a decrease in resolution in the line-of-sight direction while using two photosensitive portions 3a as a set.

ここでは、図13に示すように、組にした2個の感光部3aにそれぞれ設けた3個ずつの制御電極23を区別するために各制御電極23に(1)〜(6)の数字を付す。(1)〜(6)の数字を付与した制御電極23を有する2個の感光部3aは、1つの視線方向に対応しておりイメージセンサにおける画素を構成する。なお、1画素ずつの感光部3aに対応付けて、それぞれオーバフロードレインを設けるのが望ましい。   Here, as shown in FIG. 13, the numbers (1) to (6) are assigned to the control electrodes 23 in order to distinguish the three control electrodes 23 respectively provided in the two photosensitive portions 3a. Attached. The two photosensitive portions 3a having the control electrodes 23 to which the numbers (1) to (6) are assigned correspond to one line-of-sight direction and constitute pixels in the image sensor. It is desirable to provide an overflow drain in association with the photosensitive portion 3a for each pixel.

図13(a)(b)はそれぞれ制御電極23に異なる印加パターンで制御電圧+Vを印加した状態(半導体基板に設けた図示しない基板電極と制御電極23との間に制御電圧+Vを印加した状態)を示しており、ポテンシャル井戸24の形状からわかるように、同図(a)では1画素となる2個の感光部3aのうち制御電極(1)〜(3)に正の制御電圧+Vを印加するとともに、残りの制御電極(4)〜(6)のうちの中央の制御電極(5)に正の制御電圧+Vを印加している。また、同(b)では制御電極(1)〜(3)のうちの中央の制御電極(2)に正の制御電圧+Vを印加するとともに、残りの制御電極(4)〜(6)に正の制御電圧+Vを印加している。つまり、1画素を構成する2個の感光部3aに印加する制御電圧+Vの印加パターンを交互に入れ換えている。2個の感光部3aに印加する制御電圧+Vの印加パターンを入れ換えるタイミングは、変調信号における逆位相の(位相が180度異なる)タイミングになる。なお、各感光部3aに設けた3個の制御電極23に同時に制御電圧+Vを印加している期間以外は、各感光部3aに設けた中央部の1個の制御電極23(つまり、制御電極(2)(5))にのみ制御電圧+Vを印加し、他の制御電極23は0Vに保つ状態とする。   13A and 13B show a state in which a control voltage + V is applied to the control electrode 23 in a different application pattern (a state in which the control voltage + V is applied between a substrate electrode (not shown) provided on the semiconductor substrate and the control electrode 23). As can be seen from the shape of the potential well 24, a positive control voltage + V is applied to the control electrodes (1) to (3) of the two photosensitive portions 3a to be one pixel in FIG. In addition, a positive control voltage + V is applied to the central control electrode (5) among the remaining control electrodes (4) to (6). In (b), a positive control voltage + V is applied to the central control electrode (2) of the control electrodes (1) to (3), and positive to the remaining control electrodes (4) to (6). The control voltage + V is applied. That is, the application pattern of the control voltage + V applied to the two photosensitive portions 3a constituting one pixel is alternately replaced. The timing of switching the application pattern of the control voltage + V applied to the two photosensitive portions 3a is the timing of the opposite phase (the phase is 180 degrees different) in the modulation signal. In addition, except for the period in which the control voltage + V is simultaneously applied to the three control electrodes 23 provided in each photosensitive portion 3a, one central control electrode 23 (that is, the control electrode) provided in each photosensitive portion 3a. (2) The control voltage + V is applied only to (5)), and the other control electrodes 23 are kept at 0V.

たとえば、1画素を構成する2個の感光部3aにおいて受光光量A0、A2に対応する電荷を交互に生成する場合は、図13に示すように、一方の感光部3aで受光光量A0に対応する電荷を生成するために3個の制御電極(1)〜(3)に制御電圧+Vを印加している間に、他方の感光部3aでは受光光量A2に対応する電荷を保持するために1個の制御電極(5)にのみ制御電圧+Vを印加する。同様にして、一方の感光部3aで受光光量A2に対応する電荷を生成するために3個の制御電極(4)〜(6)に制御電圧+Vを印加している間には、他方の感光部3aでは受光光量A0に対応する電荷を保持するために1個の制御電極(2)にのみ制御電圧+Vを印加する。また、受光光量A0、A2に対応する電荷を生成する期間以外では制御電極(2)(5)にのみ制御電圧+Vを印加する。図10(b)(c)に受光光量A0、A2に対応する電荷を蓄積する際の各制御電極(1)〜(6)に制御電圧+Vの印加のタイミングを示す。図において斜線部が制御電圧+Vを印加している状態を示し、空白部が制御電極(1)〜(6)に電圧を印加していない状態を示している。   For example, when the charges corresponding to the received light amounts A0 and A2 are alternately generated in the two photosensitive portions 3a constituting one pixel, as shown in FIG. 13, one of the photosensitive portions 3a corresponds to the received light amount A0. While the control voltage + V is applied to the three control electrodes (1) to (3) in order to generate charges, the other photosensitive portion 3a has one to hold the charge corresponding to the received light quantity A2. A control voltage + V is applied only to the control electrode (5). Similarly, while the control voltage + V is being applied to the three control electrodes (4) to (6) in order to generate a charge corresponding to the received light amount A2 in one photosensitive portion 3a, the other photosensitive region is exposed. In the unit 3a, the control voltage + V is applied only to one control electrode (2) in order to hold the charge corresponding to the received light quantity A0. In addition, the control voltage + V is applied only to the control electrodes (2) and (5) except for the period in which charges corresponding to the received light amounts A0 and A2 are generated. FIGS. 10B and 10C show the application timing of the control voltage + V to the control electrodes (1) to (6) when accumulating charges corresponding to the received light amounts A0 and A2. In the figure, the hatched portion indicates a state where the control voltage + V is applied, and the blank portion indicates a state where no voltage is applied to the control electrodes (1) to (6).

1画素を構成する2個の感光部3aにおいて受光光量A1、A3に対応する電荷を生成する場合も同様であって、受光光量A0、A2に対応する電荷を生成する場合とは制御電極23に制御電圧+Vを印加するタイミングが、変調信号の位相における90度異なる点が相違するだけである。また、受光光量A0、A1に対応する電荷を生成する期間と、受光光量A1、A3に対応する電荷を生成する期間との間で撮像領域から蓄積領域に電荷を転送する。つまり、受光光量A0に対応する電荷が制御電極(1)〜(3)に対応するポテンシャル井戸24に蓄積されるとともに、受光光量A2に対応する電荷が制御電極(4)〜(6)に対応するポテンシャル井戸24に蓄積されると、これらの受光光量A0、A2に対応する電荷を外部に取り出す。次に、受光光量A1に対応する電荷が制御電極(1)〜(3)に対応するポテンシャル井戸24に蓄積されるとともに、受光光量A3に対応する電荷が制御電極(4)〜(6)に対応するポテンシャル井戸24に蓄積されると、これらの受光光量A1、A3に対応する電荷を外部に取り出す。このような動作を繰り返すことによって、4区間の受光光量A0、A1、A2、A3に対応する電荷を2回の読出動作で光検出素子3の外部に取り出すことができ、取り出した電荷を用いて位相差ψを求めることが可能になる。なお、たとえば30フレーム毎秒の画像を得るためには、受光光量A0、A1に対応する電荷を生成する期間と受光光量A1、A3に対応する電荷を生成する期間とは60分の1秒よりも短い期間とする。   The same applies to the case where the charges corresponding to the received light amounts A1 and A3 are generated in the two photosensitive portions 3a constituting one pixel, and the case where the charges corresponding to the received light amounts A0 and A2 are generated is different from the control electrode 23. The only difference is that the timing at which the control voltage + V is applied differs by 90 degrees in the phase of the modulation signal. In addition, the charge is transferred from the imaging region to the accumulation region between a period for generating charges corresponding to the received light amounts A0 and A1 and a period for generating charges corresponding to the received light amounts A1 and A3. That is, charges corresponding to the received light amount A0 are accumulated in the potential well 24 corresponding to the control electrodes (1) to (3), and charges corresponding to the received light amount A2 correspond to the control electrodes (4) to (6). When accumulated in the potential well 24, the charges corresponding to the received light amounts A0 and A2 are taken out. Next, charges corresponding to the received light amount A1 are accumulated in the potential well 24 corresponding to the control electrodes (1) to (3), and charges corresponding to the received light amount A3 are applied to the control electrodes (4) to (6). When accumulated in the corresponding potential well 24, charges corresponding to these received light amounts A1 and A3 are taken out to the outside. By repeating such an operation, the charges corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3 in the four sections can be taken out of the light detecting element 3 by two reading operations, and the extracted charges are used. The phase difference ψ can be obtained. For example, in order to obtain an image of 30 frames per second, the period for generating charges corresponding to the received light amounts A0 and A1 and the period for generating charges corresponding to the received light amounts A1 and A3 are shorter than 1/60 second. A short period.

上述の例では3個の制御電極23((1)〜(3)または(4)〜(6))に同時に印加する制御電圧と、1個の制御電極23((2)または(5))にのみ印加する制御電圧とを等しくしているから、ポテンシャル井戸24の面積は変化するもののポテンシャル井戸24の深さは等しくなっている。この場合、制御電圧を印加していない制御電極23((1)(3)または(4)(6))において生成された電荷は、同程度の確率でポテンシャル井戸24に流れ込む。つまり、感光部3aを構成する3個の制御電極23のうちの1個にのみ制御電圧+Vを印加することによって電荷集積部3cとして機能している領域と、3個の制御電極23のすべてに制御電圧+Vを印加している領域との両方に同程度の量の電荷が流れ込む。つまり、電荷を保持しているポテンシャル井戸24に流れ込む雑音成分が比較的多いものであるから、ダイナミックレンジを低下させる原因になる。   In the above example, the control voltage applied simultaneously to the three control electrodes 23 ((1) to (3) or (4) to (6)) and one control electrode 23 ((2) or (5)) Since the control voltage applied only to is equal, the area of the potential well 24 changes, but the depth of the potential well 24 is equal. In this case, the charges generated at the control electrode 23 ((1) (3) or (4) (6)) to which no control voltage is applied flow into the potential well 24 with a similar probability. That is, by applying the control voltage + V to only one of the three control electrodes 23 constituting the photosensitive portion 3a, the region functioning as the charge accumulation portion 3c and all the three control electrodes 23 are applied. A similar amount of charge flows into both the region to which the control voltage + V is applied. That is, since the noise component flowing into the potential well 24 holding the charge is relatively large, the dynamic range is lowered.

そこで、図14のように、組になる2個の感光部3aに設けた各3個の制御電極(1)〜(3)または(4)〜(6)に同時に印加する制御電圧が、1個の制御電極(2)または(5)にのみ印加する制御電圧よりも低くなるように設定し、小面積のポテンシャル井戸24の深さを大面積のポテンシャル井戸24の深さよりも小さく設定するのが望ましい。このように、主として電荷(電子e)を生成しているポテンシャル井戸24を、主として電荷の保持を行っているポテンシャル井戸24よりも深くすることにより、制御電圧を印加していない制御電極(1)(3)または(4)(6)に対応する部位で生じた電荷は、深いほうのポテンシャル井戸24に流れ込みやすくなる。つまり、制御電極23に一定の制御電圧+Vを印加する場合に比較すると、電荷を保持するポテンシャル井戸24に流れ込む雑音成分を低減することができる。   Therefore, as shown in FIG. 14, the control voltage applied simultaneously to each of the three control electrodes (1) to (3) or (4) to (6) provided in the two photosensitive portions 3a in the set is 1 It is set to be lower than the control voltage applied only to the individual control electrodes (2) or (5), and the depth of the small area potential well 24 is set to be smaller than the depth of the large area potential well 24. Is desirable. As described above, the potential well 24 that mainly generates charges (electrons e) is made deeper than the potential well 24 that mainly holds charges, so that the control electrode (1) to which no control voltage is applied is applied. Charges generated at the sites corresponding to (3) or (4) and (6) are likely to flow into the deeper potential well 24. That is, as compared with the case where a constant control voltage + V is applied to the control electrode 23, the noise component flowing into the potential well 24 holding the charge can be reduced.

なお、上述した距離画像センサの構成例では、受光光量A0、A1、A2、A3に対応する4期間を変調信号の1周期内で位相の間隔が90度ずつになるように設定しているが、変調信号に対する位相が既知であれば4期間は90度以外の適宜の間隔で設定することが可能である。ただし、間隔が異なれば位相差ψを求める算式は異なる。また、4期間の受光光量に対応した電荷を取り出す周期は、対象物の反射率および外光成分が変化せず、かつ位相差ψも変化しない時間内であれば、変調信号の1周期内で4個の信号電荷を取り出すことも必須ではない。さらに、太陽光や照明光のような外乱光の影響があるときには、発光源5から放射される光の波長のみを透過させる光学フィルタを感光部3aの前に配置するのが望ましい。図13、図14を用いて説明した構成例では、感光部3aごとに3個ずつの制御電極23を対応付けているが、制御電極23を4個以上設けるようにしてもよい。また、上述の例ではFT方式のCCDイメージセンサと同様の構成を採用しているが、インターライン・トランスファ(IT)方式、フレーム・インターライン・トランスファ(FIT)方式と同様の構成を採用することも可能である。   In the configuration example of the distance image sensor described above, four periods corresponding to the received light amounts A0, A1, A2, and A3 are set so that the phase interval is 90 degrees in one cycle of the modulation signal. If the phase with respect to the modulation signal is known, the four periods can be set at appropriate intervals other than 90 degrees. However, the formula for obtaining the phase difference ψ differs if the interval is different. In addition, the period of taking out the charge corresponding to the amount of received light in the four periods is within one period of the modulation signal as long as the reflectance of the object and the external light component do not change and the phase difference ψ does not change. It is not essential to take out four signal charges. Furthermore, when there is an influence of disturbance light such as sunlight or illumination light, it is desirable to arrange an optical filter that transmits only the wavelength of light emitted from the light source 5 in front of the photosensitive portion 3a. In the configuration example described with reference to FIGS. 13 and 14, three control electrodes 23 are associated with each photosensitive portion 3a. However, four or more control electrodes 23 may be provided. In the above example, the same configuration as the FT type CCD image sensor is adopted, but the same configuration as the interline transfer (IT) method and the frame interline transfer (FIT) method is adopted. Is also possible.

本実施形態の異常検知装置のブロック図である。It is a block diagram of the abnormality detection apparatus of this embodiment. 同上に用いる距離画像センサ部のブロック図である。It is a block diagram of the distance image sensor part used for the same as the above. 同上の警戒領域の設定方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the setting method of a warning area same as the above. 同上の警戒領域の他の設定方法を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the other setting method of a warning area | region same as the above. 同上の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining operation | movement same as the above. (a)〜(c)は同上の他の動作を説明する説明図である。(A)-(c) is explanatory drawing explaining other operation | movement same as the above. 同上のまた別の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another operation | movement same as the above. 同上のさらに別の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another operation | movement same as the above. 同上の別の動作を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining another operation | movement same as the above. (a)〜(c)は同上に用いる光検出素子の動作説明図である。(A)-(c) is operation | movement explanatory drawing of the photon detection element used for the same as the above. (a)(b)は同上に用いる光検出素子の要部の動作説明図である。(A) (b) is operation | movement explanatory drawing of the principal part of the photon detection element used for the same as the above. 同上に用いる光検出素子の平面図である。It is a top view of the photon detection element used for the same as the above. (a)(b)は同上に用いる光検出素子の要部の動作説明図である。(A) (b) is operation | movement explanatory drawing of the principal part of the photon detection element used for the same as the above. (a)(b)は同上に用いる光検出素子の要部の動作説明図である。(A) (b) is operation | movement explanatory drawing of the principal part of the photon detection element used for the same as the above.

符号の説明Explanation of symbols

1 異常検知装置
2 距離画像センサ部
10 信号処理部
11 画像入力手段
12 警戒領域設定手段
13 異常判定手段
14 警報手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Abnormality detection apparatus 2 Distance image sensor part 10 Signal processing part 11 Image input means 12 Warning area setting means 13 Abnormality determination means 14 Alarm means

Claims (8)

対象空間を撮像して距離値を画素値とする距離画像を生成する距離画像センサ部と、
前記距離画像センサ部から入力される距離画像内で警戒対象物を少なくとも含む領域を警戒領域として設定する警戒領域設定部と、
前記距離画像センサ部から入力される距離画像内の前記警戒領域における画像に変化があれば発報信号を出力する異常判定部と、
前記発報信号が入力されると警報を出力する警報出力部とを備えて成ることを特徴とする異常検知装置。
A distance image sensor unit that images a target space and generates a distance image having a distance value as a pixel value;
A warning area setting unit that sets, as a warning area, an area that includes at least a warning object in the distance image input from the distance image sensor unit;
If there is a change in the image in the alert area in the distance image input from the distance image sensor unit, an abnormality determination unit that outputs a warning signal;
An abnormality detection device comprising: an alarm output unit that outputs an alarm when the alarm signal is input.
前記警戒領域設定部は、前記距離画像内で載置面となる平面を検出する手段を有し、検出された平面に載置されている物体を警戒対象物と判断し、警戒対象物に対応する領域を前記警戒領域として設定することを特徴とする請求項1記載の異常検知装置。   The warning area setting unit has means for detecting a plane that is a placement surface in the distance image, and determines an object placed on the detected plane as a warning object, and corresponds to the warning object The abnormality detection device according to claim 1, wherein an area to be operated is set as the warning area. 前記警戒領域設定部は、前記距離画像内で前記警戒対象物に対応する画素を指定する手段を有し、指定された画素を中心として画素値が略連続している領域を前記警戒領域として設定することを特徴とする請求項1記載の異常検知装置。   The alert area setting unit has means for designating a pixel corresponding to the alert object in the distance image, and sets an area in which pixel values are substantially continuous around the designated pixel as the alert area. The abnormality detection device according to claim 1, wherein: 前記異常判定部は、前記警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、変化があった時点から所定時間が経過するまでの間に前記警戒領域の画像が変化前の画像に戻れば発報信号の出力を停止し、変化前の画像に戻らなければ発報信号を出力することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の異常検知装置。   The abnormality determination unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the alert area, and the image of the alert area changes before a predetermined time elapses after the change occurs. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the output of the alarm signal is stopped when the previous image is restored, and the alarm signal is output when the image does not return to the previous image. 前記異常判定部は、前記警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、警戒対象物の形状が変化していない部分の割合が一定割合以上であれば発報信号の出力を停止し、前記割合が一定割合未満であれば発報信号を出力することを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の異常検知装置。   The abnormality determination unit does not immediately output a warning signal when there is a change in the image of the alert area, and alerts if the ratio of the part where the shape of the alert object has not changed is equal to or greater than a certain ratio. The abnormality detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the output of a signal is stopped and an alarm signal is output if the ratio is less than a certain ratio. 前記異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段を備え、前記警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、前記警戒領域の画像に対し前記テンプレート画像の位置を相対的にずらしてパターンマッチングを行い、相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、前記判定条件が成立しなければ発報信号を出力することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の異常検知装置。   The abnormality determination unit includes means for storing a distance image of a warning object imaged at normal time as a template image, and does not immediately output a notification signal when there is a change in the image of the warning area, Pattern matching is performed by relatively shifting the position of the template image with respect to the image of the alert area, and the determination condition is that the positional deviation when the correlation value is equal to or greater than a predetermined reference value is smaller than a predetermined threshold value. 6. The abnormality detection device according to claim 1, wherein if the condition is satisfied, the output of the alarm signal is stopped, and if the determination condition is not satisfied, the alarm signal is output. 前記異常判定部は、正常時に撮像された警戒対象物の距離画像をテンプレート画像として記憶する手段と、前記テンプレート画像からエッジ画素を抽出する手段と、エッジ画素を一定以上含む1乃至複数のブロックを特徴ブロックとして抽出する手段とを備え、前記警戒領域の画像に変化があった場合に発報信号をすぐに出力せず、前記警戒領域の画像に対して前記特徴ブロックの位置を相対的にずらしてブロックマッチングを行い、各特徴ブロック毎に相関値が所定の基準値以上となるときの位置ずれが所定のしきい値よりも小さくなるという判定条件が成立すれば発報信号の出力を停止し、前記判定条件が成立しなければ発報信号を出力することを特徴とする請求項1〜5の何れかに記載の異常検知装置。   The abnormality determining unit includes: a unit that stores a distance image of a warning object captured in a normal state as a template image; a unit that extracts edge pixels from the template image; and one or more blocks including at least a certain number of edge pixels. Means for extracting as a feature block, and when a change occurs in the image of the alert area, a warning signal is not immediately output, and the position of the feature block is shifted relative to the image of the alert area. Block matching is performed, and if the judgment condition that the positional deviation when the correlation value exceeds the predetermined reference value for each feature block becomes smaller than the predetermined threshold is satisfied, the output of the alarm signal is stopped. The abnormality detection device according to claim 1, wherein an alarm signal is output if the determination condition is not satisfied. 前記警戒領域設定部は、前記警戒対象物から一定距離の範囲を前記警戒領域として設定することを特徴とする請求項1〜7の何れかに記載の異常検知装置。   The abnormality detection device according to claim 1, wherein the warning area setting unit sets a range of a certain distance from the warning object as the warning area.
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